本发明专利技术涉及包括在支承件(11)腔室(12)中(“包装”)包含的半导体(13)、任选的包封在所述腔室中包含的所述半导体的材料、供电装置和封闭所述腔室的平面光学元件(15)的电致发光二极管(7,17)(DEL)，其中该光学元件由玻璃制成，并包含至少一个含有银、铊、铯、铅或钡离子的调制折射率的图案，所述图案被整合到玻璃的厚度中。本发明专利技术还涉及以片规模集合制造所述电致发光二极管的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成了调制折射率的平面光学元件的电致发光二极管本专利技术涉及光电子器件，特别是要用于家庭照明的光电子器件的领域。更确切地说，本专利技术涉及电致发光二极管并涉及制造其的方法。电致发光二极管(DEL)，以英语名称“发光二极管(LED) ”是更熟知的，是当电流流过其时能发光的电子元件。在其最简单的形式中，DEL包含被包括在封装(或外罩)中的半导体以及用于供给电能的接头，该封装任选在其上安装有 光学元件。半导体(或英语为DEL芯片)产生单色光，其波长根据用于构成该芯片的一种或多种材料而变化。最常见的DEL发射颜色为蓝色、绿色或红色的可见光，所谓“白色”的DEL通常是涂有基于黄磷的发光体的蓝色DEL。DEL的外罩通常用有机聚合物、特别是环氧树脂构成。光学元件起引导光线和改进由DEL发出的光的提取的作用。它通常由容易成形的透明材料，例如有机聚合物、溶胶凝胶或玻璃制成。最常见为拱顶形的元件用粘合剂或用机械装置(“夹子”)固定到外罩上。在更复杂的DEL中，半导体被包含在支承件(或英文为“包装”)的腔室中，该支承件由具有高导热性的材料构成，其作用在于耗散半导体所产生的热。腔室的壁通常进行金属化以反射光。腔室可以用聚合物，例如有机硅来填充，该聚合物任选含有发光体。腔室通常用光学元件封闭。光学元件所起的作用在于引导光线以使得DEL发出的光束具有适于想要的用途的形状。光学元件可以由有机材料构成。在WO 2004/044995中，光学元件由聚合物构成，该光学元件在其外表面上包括微光学结构，所述外表面折射或衍射光。该微光学结构浮凸于外表面，或通过在所述表面上施加纹理化膜来形成。光学元件还可由无机材料构成。JP 2008-270707公开了白色DEL，其光学元件由无机滤光器组成，在该无机滤光器上安装无机材料，特别是含发光体的玻璃制成的顶盖。在US 2006/0284201中，光学元件呈圆柱体形式并具有圆柱形折射率梯度(GRIN)元件。该元件由二氧化硅棒和由例如含有硼或氟的掺杂剂获得，该掺杂剂根据常规方式通过掺杂剂向该棒中心或向该棒外周的放射状迁移运行来提高折射率。该光学元件被粘结或旋拧到DEL上。在US 2008/0068845中，光学元件是平面的，其外表面以例如菲涅耳透镜方式进行纹理化，或具有半球形状。该元件由玻璃制成并固定(scell6)到封装该半导体的同样由玻璃制成的元件上。已经证明有机聚合物在成本和实施方面比玻璃更好，特别是由于它们在较低温度下软化/熔融。然而，它们不具有良好的耐划伤性，并且因半导体所产生的热和发出的紫外线而倾向于随时间推移发展为黄色着色，以致于影响其照明质量。此外，上述现有技术的半球形或圆柱形光学元件是凸出的，并因此使最终的DEL具有大的空间体积。这与设法降低DEL尺寸以便能将其集成到不断提高其小型化的器件中的市场趋势相悖。至于圆柱体，它们连接到DEL上既困难又昂贵，因为它们仅仅单个地安装到支承件上。通常通过将光学元件粘结到包含半导体的腔室外周的上表面上，以便将其固定到支承件上。待组装的材料有利地具有相似的热膨胀系数以避免在热作用下剥离的风险，无论是在粘合操作(其可以进行热实施)过程中还是随后在使用过程中，特别是对高能DEL和/或在不允许使DEL生成的热适当地耗散的条件下。本专利技术的一个目的在于提供一种DEL，其 中该光学元件是平面的且尺寸小，具有良好的耐划伤性，耐受由半导体放射的热和紫外线，并可以调制DEL所发出的光束的形状。本专利技术的另一目的在于提供一种制造被称为片(galette)(英文为“wafer”)规模的多个DEL的方法，本文中将进一步更详细地解释。根据本专利技术的DEL包括由支承件承载的半导体、供电装置和平面光学元件，该光学元件的特征在于其由玻璃制成，并且在于其包含至少一个整合到该玻璃厚度中的含有银、铊、铯、铅和/或钡离子的调制折射率的图案(motif)。本专利技术的光学元件由调制折射率的图案被整合到玻璃厚度中的玻璃形成。这种玻璃具有通常至多等于150X 10_7 r1优选至多等于100X 10_7 r1的热膨胀系数(a 20-300)。按照第一种实施方案，该玻璃以按质量百分比计的下列含量包含以下组分 SiO260. 0-78. 0% ZrO20. 5-23. 0% Al2O30-23.0% B2O30-15%，优选 0-8. 0% Na2O>6. 0-14. 0%,优选 >6-11. 0% K2O0-11. 0%，优选 0-5% Li2O0-8. 0%,优选 0-5% Na20+K20+Li20<14. 0%,优选〈11. 0% MgO0-10% ZnO0-10%o该玻璃可以以不大于1%、优选不大于0. 5%且有利地不大于0. 2%的含量含有尤其来自可玻璃化原料的不可避免的杂质，例如Fe2O3、BaO、ZnO、Ti02、SrO、SO3和P2O5。优选地，ZrO2和Al2O3含量的总和为6至27%，有利地为12至21%。这种玻璃具有小于65 X 10_7 r1的低热膨胀系数a 这特别使该玻璃能够粘接到硅支承件(a 2o-3oo=30X IO^7 IT1)上。按照第二种实施方案，该玻璃以按质量百分比计的下列含量包含以下组分 SiO210-40% Al2O320-50% B2O310-40% Na2O15-40% o这种玻璃具有大于90 X 10_7 r1的高热膨胀系数a 这特别使该玻璃能够粘接到“蓝宝石”类型支承件(a 2o-3oo=75 X 10_7 r1)上。通过用银、铊、铯、铅或钡离子离子交换玻璃的碱金属离子来获得调制折射率的图案。该图案具有相当于该经交换玻璃的最大折射率与未交换玻璃的折射率之间的差值的折射率改变(An)，其至少等于0. 03且优选至少等于0. 05。光学元件具有200微米至5毫米、优选500微米至3毫米的厚度。该半导体材料可以由本领域技术人员已知的在电流流经它时能提供光的任何材料制成。可以提及的实例包括产生紫外光的金刚石(C);产生蓝光的硒化锌(ZnSe)和碳化硅(SiC);产生红光的铝镓砷化物(AlGaAs)和磷化铝 镓铟(InGaAlP)合金；产生红色、橙色或黄色光的磷砷化镓(GaAsP);产生绿光的磷化镓(GaP);和产生紫外至红色(近红外)光的氮化铟镓铝(InGaAlN)合金。支承件通常由无机材料构成；其功能特别是耗散由半导体所产生的热，并由此阻止DEL的性能劣化，或甚至防止DEL快速变得无法使用。按照第一种实施方案，支承件是平面的，其表面之一承载半导体。在这种情况下，该支承件是透明的，并优选由无机材料构成，有利地由“蓝宝石”类型材料构成。半导体有利地涂有防护材料，例如树脂。平面光学元件被设置在承载半导体的支承件的相反表面上。按照另一种实施方案，支承件包含将半导体放置在其中的腔室。该支承件通常由热导体，例如硅(Si)、铝(Al)、铜基合金或陶瓷，如碳化硅(SiC)构成。支承件内部的腔室的形状可广泛变化。通常，支承件具有0. 5至5毫米的厚度，该腔室具有0.3至2毫米的深度。必要时，支承件的腔室中所含材料是透明的，并可以是无机的，例如玻璃或陶瓷，或是有机的，例如环氧树脂、聚酰亚胺或有机硅。这种材料还可以含有发光体。特别地，当其与发射蓝光的半导体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：G库尼，JP米莱，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：
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